应用于轮轨界面润滑的润滑剂性能评估外文翻译资料

应用于轮轨界面润滑的润滑剂性能评估

摘 要：火车在进行曲线行驶时，通常认为轮轨界面润滑可减少车轮与轨道之间的摩擦，可减少高轨道中车轮轮缘与轨距角之间的磨损，可减少低轨道的波纹增长和高低轨道的噪声污染。但是，铁路公司所采用的润滑剂及其使用方法的选择却不一定合理有效。本文总结了用于轮轨界面润滑的各类润滑剂的基础性能研究结果，如对车辆牵引行为的影响，轨道表面扩散程度，对车辆/轨道动态行为的影响（侧重于车轮和轨道之间的横向力相互作用）和车辆制动性能。最后，根据上述研究结果提出选择合适种类润滑剂和润滑方法的参考意见。

关键词：车轮/轨道，润滑，横向力，扩展程度，制动距离，牵引特性。

1.介绍

在铁路的曲线轨道部分，行驶车辆的主要轮对会产生较大的横向力，而这正是导致高轨道中轮缘和轨距角的磨损以及低轨道波纹增长的重要因素。为了最大限度地减少轮轨界面的磨损，在车辆设计方面已经开发了转向架和单轴卡车，用以控制车辆产生大的横向力，并基于轨道侧面，研究出更加合理的斜坡坡度和轨距。同时，许多国家采用润滑剂润滑车轮和轨道，以控制其摩擦系数。特别是近年来，报道称对低轨道使用润滑剂可大大减小车辆所产生的横向力，因此通过使用润滑剂对低轨道轮轨界面的摩擦控制已引起人们的广泛关注。

通常，轮轨界面润滑有两种润滑方法：一个是在高轨道上的轮缘/轨距角的接口处添加润滑剂，以减少轮缘和轨距角间的磨损和轮缘噪音。另一个则是将润滑脂涂覆到车轮胎面和低轨道的轨顶面间，用以防止波纹增长和高频噪音。在轮缘/轨距角界面处润滑的情况下，最好采用能够尽可能减小其摩擦系数的润滑剂。另一方面，车轮胎面和低轨道顶部界面的过度润滑，容易导致车辆滑行，或车辆牵引行为受阻和制动操作中的车轮打滑。因此，不希望使用油或油脂等能产生较小摩擦系数的润滑剂。为了避免上述问题的发生，在轨道顶部采用的润滑剂预期在较大的爬电距离上具有正的牵引/爬电特性。这意味着当车辆进行曲线行驶时，牵引系数应该小。 相反，如果车轮滑移发生时，牵引系数应该大。

关于润滑剂的类型，摩擦学研究领域有三种正式定义。它们分别是液体润滑剂（油，乳液，水基和液态金属等），半固体润滑剂（润滑脂等）和固体润滑剂（石墨，二硫化钼等）。然而，本文根据润滑剂的特性和用途，将日本铁路中使用的润滑剂划分为以下3类：润滑油（以下称为“OL”），润滑脂（以下称为“GL”），水溶性润滑剂（以下称为“WL”）和固体润滑剂（以下称为“SL”）。OL和GL被广泛使用，用以减少轮缘和轨距角的磨损及噪音。但如果润滑剂粘附到车轮胎面或铁轨上，则制动距离可能增加并引发严重的问题。近年来，铁路技术研究所（RTRI）开发出了一种旨在避免此问题的新型油性润滑剂（以下简称“RTRI-OL”），目前其性能得到了各方面的肯定。

SL具有较为稳定的摩擦特性，因此近年来在铁路公司的应用越来越广泛。SL的典型润滑剂，如摩擦改进剂，其中之一由RTRI开发（以下称为“RTRI-SL”）且可商购。迄今，已公开了许多现场测试结果，其中预期该摩擦改进剂将对牵引系数产生积极影响。WL很容易被雨水等冲洗掉，因此认为其对车辆制动性能，信号短路或维护工作影响不大。由于水不会影响车辆制动性能和环境，部分铁路公司用其替代润滑油，但可能会造成金属部件的腐蚀。因此，RTRI开发了一种生物环保型润滑剂，且具有与水几乎相同粘度的水溶性润滑剂（以下简称“RTRI-WL”），其性能在实验室和测试线上得到证实。

在本项研究中，作者研究了各类润滑剂（包括铁路公司现采用的润滑剂和RTRI开发的新润滑剂）的基本特征，如对车辆牵引行为的影响，在轨道表面的扩散程度，对车辆/轨道动态行为（侧重于车轮和轨道之间的横向力相互作用）的影响以及对车辆制动性能的影响。实验分别在实验室和测试线上进行，在实验室中使用两种试验机进行实验，在RTRI测试线上对行驶车辆进行测量。表1显示了每个润滑剂的调查项目，其中圆标记意味着该项目已在本研究中进行。基于上述研究结果，对曲线行驶中的轮轨界面润滑，提出选择合适润滑剂和适当应用方法的参考意见。

2.实验室润滑剂的基本特性调查

2.1 对牵引特性的影响

图1是用于研究各类润滑剂对车辆牵引特性影响的双盘滚动接触机。该机器配备两个150Kw直流电动机，分别控制一个直径为300毫米的盘（称为驱动侧轮盘）和一个直径为170毫米的盘（称为制动侧轨盘）。车轮盘由日本铁道公司制造的日本工业标准（JIS）规定的实际车轮材料制成，轨道盘从实际轨道上切割而成，其冠部的半径为600mm，以便模拟实际车轮和轨道之间的高接触压力。

在实验中，采用了两种方法将润滑剂涂覆于车轮和轮轨盘轨的接触区域。一个方法是用手预先给轨道盘涂覆适量的润滑剂，然后在5 Km/h的速度下将轮轨轨盘旋转60s左右，控制负载为1 kN。另一种是待车轮和轨道盘的转速达到目标值时，将润滑剂从注射喷嘴喷射到轮轨和轨道盘的接触区域。表2显示了润滑剂的实验条件，应用方法和使用量。实验中，轮轨轨道圆周速度设定为40 km / h，径向载荷为3.5 kN（最大赫兹压力为751 MPa）。

图2显示了实验结果，其中SL和RTRI-SL表明牵引系数随着滑移率的增加而增加。从避免牵引和制动操作中的车轮滑动和车轮滑行等问题的角度来看，适用于低轨道顶部润滑的润滑剂，要求牵引系数与滑移率的增加成正相关。因此，SL和RTRI-SL适用于低轨的顶部。相反，GL，OL和WL随着滑移率的增加而减小，这意味着如果车轮滑动发生一次，车轮和轨道之间的再次粘附将变得困难。因此，GL，OL和WL不适用于低轨的顶部。从水的例子中可以看出，牵引系数在从小滑移率到大滑移率的范围内均保持较高的值。因此，水是适用于低轨和高轨的润滑剂。从图中可以看出，RTRI-WL在滑移率为0.6％时，不仅具有与GL，OL和WL相同的较小的牵引系数，而且针对大的滑移率具有正相关。因此，在减小车轮和轨道之间横向力的同时，避免车轮滑动和车轮打滑的问题，RTRI-WL是适合低轨道顶部润滑的理想润滑剂。

2.2 扩散程度

在道旁式润滑剂供给系统中，润滑剂通常通过车轮的旋转而扩散。如果润滑剂在较长的范围内扩散，则只需要较少数量的地面设备，有利于减小成本。这里采用圆盘/圆筒摩擦试验机（图3（a））来评估各类润滑剂的扩散效果。试验机设计良好，使得宽度为5mm的接触部分的轮盘和长度为110mm的圆柱形导轨可以螺旋旋转，如图3（b）所示。滑移率分别由轮盘和圆柱轨的旋转速度和半径确定，然后根据轮盘上产生的扭矩和轮盘与圆柱导轨之间的接触载荷计算车辆牵引系数。表3是实验安排。

图4展示如何评估润滑剂的扩散效果。图中上部描述了轮盘的运动。从图中可以清楚地看到，当轮盘进入有润滑剂的部分时，牵引系数就会下降。在图中，扩散范围被定义为 “S”，由于润滑剂的润滑效果，扩散程度“S”从牵引系数较小的位置开始，在轮盘通过润滑部分之后，终止于没有润滑剂润滑时的牵引系数，。同时，假设牵引系数在“S”区域内呈线性上升。改变润滑剂的用量，进行多次实验。

图5显示不同种类润滑剂的相对扩散程度和用量之间的关系。在垂直轴上显示的相对扩展程度是通过将试验机的冲程长度（S0）设为1来进行归一化所获得的值。从图中可以看出，即使实验数据存在分散，相对扩散程度（S0 / S）仍随着润滑剂用量的增加而增加。此外，在相同用量的情况下，WL的相对扩散程度是最好的，其次是RTRI-OL，OL和GL。同时，RTRI-WL和SL在扩散程度上几乎与水相同。

在实际的铁路应用中，润滑剂由列车前轮分散后，紧接着的一个车轮会在较大程度上扩散润滑剂。也就是说，润滑剂的剩余量对扩散程度有很大的影响。因此，OL，GL，SL等难以变干的润滑剂可能会由于车轮的重复通过而在较长的范围内扩散。

3.测试线上润滑剂的基本特性

图6展示RTRI中的关于扩散程度的测试线，分别在三个不同的部分评估各类润滑剂对车辆/轨道动态特性（侧重于车轮和轨道之间的横向力相互作用）和车辆制动性能的影响。在图中，第1节用于评估扩散程度，第2节用于测量作用于行驶车辆前轮上的横向力，第3节用于测量平均车辆减速度以及制动距离。试验车（R291系列）如图6所示，由两辆车（0.5M 1.5T）组成。M型车配有踏板制动器，T型车配有胎面制动器和盘式制动器。此外，滑动检测装置安装在M型和T型车中。在本次研究中，为了确认重复性，在每个测试条件下进行多次测量。

3.1 扩展程度

在曲率半径为160 m，轨道倾斜度为90 mm，轨距加宽10 mm和轨距为1047 mm的曲线轨道（图6中的第1节）中，测试车辆以40公里/小时的速度通过润滑剂涂覆位置，待车辆通过后，立即测量轨道的摩擦系数，以此来评估各类润滑剂的扩散效果。摩擦系数的测量，采用RTRI开发的“Rail Tribometer”装置，分别在距离润滑剂涂覆位置的5m，10m，20m，40m，60m，80m和100m的位置进行测量。关于润滑剂的应用，适用于低轨道的润滑剂用以涂覆到低轨道的顶部，适用于高轨道的润滑剂用以涂覆到高轨道的轨距角。根据过去所获得的商业线轨道表面上剩余的OL量最小值进行分析，将润滑剂（RTRI-WL除外）用量定为2ml，用于涂覆2.7m长的铁路轨道，相当于直径为860mm的车轮一周。但在使用RTRI-WL的情况下，相同长度的轨道上需要涂覆约30ml的RTRI-WL。

图7（a）中的摩擦系数是试验车辆通过前后，于润滑剂涂覆位置处所测得的。纵轴表示润滑剂使用前后摩擦系数（mu;/mu;0）的比例（图7（b））。表示摩擦系数恢复到施加润滑剂前的值的距离值，换句话说，即摩擦系数的比例为1情况下，润滑剂在低轨道上的扩散程度相对较好，润滑剂的扩散程度按RTRI-WL，GL，RTRI-SL和WL的顺序依次增大。但是，在高轨道上润滑剂OL和GL的扩散程度并没有明显差异。

图8表示润滑剂OL，GL和WL在不同用量（2ml和5ml）下的扩散程度（涂覆于低轨道）。可以看出，除了WL，即使施用量增加到两倍，扩散程度也没有显着差异。但在使用润滑剂WL时，行车距离小于100m时，摩擦系数的差异很大。行车距离大于100米时，无论应用量多少，扩散程度都大致处于相同的水平。

3.2 分析轨道表面润滑剂的剩余量

除了通过测量上一节描述的摩擦系数来评估润滑剂的扩散效果外，本研究还对轨道表面的润滑剂剩余量进行了分析。在测试车辆通过润滑剂施加位置之后，通过擦拭车轮接触的高轨道轨距角收集OL和GL，将擦拭后的纱布浸泡在己烷中。然后，将纱布样品放入圆筒型滤纸中，用正己烷进行索氏提取20小时。最后测量提取油的质量，这是润滑剂的剩余量。另一方面，用浸泡在水中的纱布擦拭车轮接触的低轨道顶面，以此来收集润滑剂GL，SL和WL。然后，SL的活性成分之一的钼和WL的一种成分的Lynn，通过酸分解溶解在水中，并且通过ICP等离子体发射光谱法对其质量进行定量分析。

图9显示各类润滑剂的剩余量相对于擦拭润滑剂处的距离分布。在试验中，低轨道的润滑剂使用量有两个水平（2毫升和5毫升），高轨道的润滑剂使用量有一个水平（2毫升）。从图中可以看出，OL，GL和SL由车轮传播，但轨道表面上的润滑剂剩余量随距离的增加而减小。此外，应用场所（低轨或高轨）和用量对GL没有显著影响。另一方面，当车轮通过50m时，几乎没有检测到SL的活性成分。从剩余量的角度来看，SL的扩散效果低于其它润滑剂。至于WL，剩余量随距离的增加无明显变化，这意味着WL的扩散距离比其他类型的润滑剂更长。

3.3 横向减速效果

在曲率半径为176米，轨道倾斜度为105毫米，轨距加宽为20毫米，轨距为1047毫米（图6中的第2节）的曲线轨道中，当试验车辆以40公里/小时的速度通过润滑剂施加位置时，评估四种润滑剂SL，RTRI-SL，RTRI-WL和WL对车辆横向力的影响。使用安装在车辆中的装置将RTRI-SL注射到低轨道车轮和轨道之间的接触区域，WL和RTRI-WL由安装在低轨旁边的应用设备喷射，并且在侧向力测量点的两侧以大约20m的间隔用手添加SL到低轨的顶部。各类润滑剂的涂覆量如表4所示。

图10分别表示在干燥条件（模拟晴天）和潮湿条件（模拟雨天）下在轨道上产生横向力（平均值）的比较结果。（a）表示低轨道测量结果，（b）表示高轨道测量结果。与没有润滑的情况相比，可以看出，低轨和高轨两侧的横向力在润滑之后大大降低。此外，在干燥条件下，使用RTRI-WL的横向力减小效果在低轨道上是最大的，而其他润滑剂的减小效果按照WL，RTRI-SL和SL的顺序逐渐减小。但高轨道上的横向力减小效果是明显的，减小效果按照WL，RTRI-WL，SL和RTRI-SL的顺序逐渐减小。除此之外，在潮湿条件下，WL的横向力减小效果在低轨道上是最大的，而RTRI-WL的横向力减小效果在高轨道上是最大的。

各类润滑剂润滑后的横向力减少率如表5所示。显然，在干燥条件下，使用用RTRI-WL在低轨道上的横向力减小效果在各类润滑剂中是最大的，而WL在高轨道上的横向力减小效果是最大的。在潮湿条件下，应用WL在低轨道上的横向力减小效果在各类润滑剂中是最大的，而应用RTRI-WL在高轨道上的横向力减小效应是最大的。

3.4 对车辆制动性能的影响

在试验线的直线部分（图6中的第3节）中，当试验车辆以40公里/小时的速度通过指定位置时，使用配置最大级制动器（B7）的空气制动器（无电气制动）进行制动。在这项研究中，在干燥条件（模拟晴天）和潮湿条件（模拟雨天）下分别向低轨道应用四种润滑剂SL，RTRI-SL，RTRI-WL和WL。每种润滑剂的用量和应用方法与表4所示的相同。RTRI-SL通过安装在引导轮组（从制动器操作的起始位置附近到车辆的停止位置附近）上的喷射喷嘴喷射到低轨道的车轮/轨道的接口上。SL应用在低轨道（距离制动器起动位置3米长的地方）的顶部。WL

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应用于轮轨界面润滑的润滑剂性能评估

摘 要：火车在进行曲线行驶时，通常认为轮轨界面润滑可减少车轮与轨道之间的摩擦，可减少高轨道中车轮轮缘与轨距角之间的磨损，可减少低轨道的波纹增长和高低轨道的噪声污染。但是，铁路公司所采用的润滑剂及其使用方法的选择却不一定合理有效。本文总结了用于轮轨界面润滑的各类润滑剂的基础性能研究结果，如对车辆牵引行为的影响，轨道表面扩散程度，对车辆/轨道动态行为的影响（侧重于车轮和轨道之间的横向力相互作用）和车辆制动性能。最后，根据上述研究结果提出选择合适种类润滑剂和润滑方法的参考意见。

关键词：车轮/轨道，润滑，横向力，扩展程度，制动距离，牵引特性。

1.介绍

在铁路的曲线轨道部分，行驶车辆的主要轮对会产生较大的横向力，而这正是导致高轨道中轮缘和轨距角的磨损以及低轨道波纹增长的重要因素。为了最大限度地减少轮轨界面的磨损，在车辆设计方面已经开发了转向架和单轴卡车，用以控制车辆产生大的横向力，并基于轨道侧面，研究出更加合理的斜坡坡度和轨距。同时，许多国家采用润滑剂润滑车轮和轨道，以控制其摩擦系数。特别是近年来，报道称对低轨道使用润滑剂可大大减小车辆所产生的横向力，因此通过使用润滑剂对低轨道轮轨界面的摩擦控制已引起人们的广泛关注。

通常，轮轨界面润滑有两种润滑方法：一个是在高轨道上的轮缘/轨距角的接口处添加润滑剂，以减少轮缘和轨距角间的磨损和轮缘噪音。另一个则是将润滑脂涂覆到车轮胎面和低轨道的轨顶面间，用以防止波纹增长和高频噪音。在轮缘/轨距角界面处润滑的情况下，最好采用能够尽可能减小其摩擦系数的润滑剂。另一方面，车轮胎面和低轨道顶部界面的过度润滑，容易导致车辆滑行，或车辆牵引行为受阻和制动操作中的车轮打滑。因此，不希望使用油或油脂等能产生较小摩擦系数的润滑剂。为了避免上述问题的发生，在轨道顶部采用的润滑剂预期在较大的爬电距离上具有正的牵引/爬电特性。这意味着当车辆进行曲线行驶时，牵引系数应该小。 相反，如果车轮滑移发生时，牵引系数应该大。

关于润滑剂的类型，摩擦学研究领域有三种正式定义。它们分别是液体润滑剂（油，乳液，水基和液态金属等），半固体润滑剂（润滑脂等）和固体润滑剂（石墨，二硫化钼等）。然而，本文根据润滑剂的特性和用途，将日本铁路中使用的润滑剂划分为以下3类：润滑油（以下称为“OL”），润滑脂（以下称为“GL”），水溶性润滑剂（以下称为“WL”）和固体润滑剂（以下称为“SL”）。OL和GL被广泛使用，用以减少轮缘和轨距角的磨损及噪音。但如果润滑剂粘附到车轮胎面或铁轨上，则制动距离可能增加并引发严重的问题。近年来，铁路技术研究所（RTRI）开发出了一种旨在避免此问题的新型油性润滑剂（以下简称“RTRI-OL”），目前其性能得到了各方面的肯定。

SL具有较为稳定的摩擦特性，因此近年来在铁路公司的应用越来越广泛。SL的典型润滑剂，如摩擦改进剂，其中之一由RTRI开发（以下称为“RTRI-SL”）且可商购。迄今，已公开了许多现场测试结果，其中预期该摩擦改进剂将对牵引系数产生积极影响。WL很容易被雨水等冲洗掉，因此认为其对车辆制动性能，信号短路或维护工作影响不大。由于水不会影响车辆制动性能和环境，部分铁路公司用其替代润滑油，但可能会造成金属部件的腐蚀。因此，RTRI开发了一种生物环保型润滑剂，且具有与水几乎相同粘度的水溶性润滑剂（以下简称“RTRI-WL”），其性能在实验室和测试线上得到证实。

在本项研究中，作者研究了各类润滑剂（包括铁路公司现采用的润滑剂和RTRI开发的新润滑剂）的基本特征，如对车辆牵引行为的影响，在轨道表面的扩散程度，对车辆/轨道动态行为（侧重于车轮和轨道之间的横向力相互作用）的影响以及对车辆制动性能的影响。实验分别在实验室和测试线上进行，在实验室中使用两种试验机进行实验，在RTRI测试线上对行驶车辆进行测量。表1显示了每个润滑剂的调查项目，其中圆标记意味着该项目已在本研究中进行。基于上述研究结果，对曲线行驶中的轮轨界面润滑，提出选择合适润滑剂和适当应用方法的参考意见。

2.实验室润滑剂的基本特性调查

2.1 对牵引特性的影响

图1是用于研究各类润滑剂对车辆牵引特性影响的双盘滚动接触机。该机器配备两个150Kw直流电动机，分别控制一个直径为300毫米的盘（称为驱动侧轮盘）和一个直径为170毫米的盘（称为制动侧轨盘）。车轮盘由日本铁道公司制造的日本工业标准（JIS）规定的实际车轮材料制成，轨道盘从实际轨道上切割而成，其冠部的半径为600mm，以便模拟实际车轮和轨道之间的高接触压力。

在实验中，采用了两种方法将润滑剂涂覆于车轮和轮轨盘轨的接触区域。一个方法是用手预先给轨道盘涂覆适量的润滑剂，然后在5 Km/h的速度下将轮轨轨盘旋转60s左右，控制负载为1 kN。另一种是待车轮和轨道盘的转速达到目标值时，将润滑剂从注射喷嘴喷射到轮轨和轨道盘的接触区域。表2显示了润滑剂的实验条件，应用方法和使用量。实验中，轮轨轨道圆周速度设定为40 km / h，径向载荷为3.5 kN（最大赫兹压力为751 MPa）。

图2显示了实验结果，其中SL和RTRI-SL表明牵引系数随着滑移率的增加而增加。从避免牵引和制动操作中的车轮滑动和车轮滑行等问题的角度来看，适用于低轨道顶部润滑的润滑剂，要求牵引系数与滑移率的增加成正相关。因此，SL和RTRI-SL适用于低轨的顶部。相反，GL，OL和WL随着滑移率的增加而减小，这意味着如果车轮滑动发生一次，车轮和轨道之间的再次粘附将变得困难。因此，GL，OL和WL不适用于低轨的顶部。从水的例子中可以看出，牵引系数在从小滑移率到大滑移率的范围内均保持较高的值。因此，水是适用于低轨和高轨的润滑剂。从图中可以看出，RTRI-WL在滑移率为0.6％时，不仅具有与GL，OL和WL相同的较小的牵引系数，而且针对大的滑移率具有正相关。因此，在减小车轮和轨道之间横向力的同时，避免车轮滑动和车轮打滑的问题，RTRI-WL是适合低轨道顶部润滑的理想润滑剂。

2.2 扩散程度

在道旁式润滑剂供给系统中，润滑剂通常通过车轮的旋转而扩散。如果润滑剂在较长的范围内扩散，则只需要较少数量的地面设备，有利于减小成本。这里采用圆盘/圆筒摩擦试验机（图3（a））来评估各类润滑剂的扩散效果。试验机设计良好，使得宽度为5mm的接触部分的轮盘和长度为110mm的圆柱形导轨可以螺旋旋转，如图3（b）所示。滑移率分别由轮盘和圆柱轨的旋转速度和半径确定，然后根据轮盘上产生的扭矩和轮盘与圆柱导轨之间的接触载荷计算车辆牵引系数。表3是实验安排。

图4展示如何评估润滑剂的扩散效果。图中上部描述了轮盘的运动。从图中可以清楚地看到，当轮盘进入有润滑剂的部分时，牵引系数就会下降。在图中，扩散范围被定义为 “S”，由于润滑剂的润滑效果，扩散程度“S”从牵引系数较小的位置开始，在轮盘通过润滑部分之后，终止于没有润滑剂润滑时的牵引系数，。同时，假设牵引系数在“S”区域内呈线性上升。改变润滑剂的用量，进行多次实验。

图5显示不同种类润滑剂的相对扩散程度和用量之间的关系。在垂直轴上显示的相对扩展程度是通过将试验机的冲程长度（S0）设为1来进行归一化所获得的值。从图中可以看出，即使实验数据存在分散，相对扩散程度（S0 / S）仍随着润滑剂用量的增加而增加。此外，在相同用量的情况下，WL的相对扩散程度是最好的，其次是RTRI-OL，OL和GL。同时，RTRI-WL和SL在扩散程度上几乎与水相同。

在实际的铁路应用中，润滑剂由列车前轮分散后，紧接着的一个车轮会在较大程度上扩散润滑剂。也就是说，润滑剂的剩余量对扩散程度有很大的影响。因此，OL，GL，SL等难以变干的润滑剂可能会由于车轮的重复通过而在较长的范围内扩散。

3.测试线上润滑剂的基本特性

图6展示RTRI中的关于扩散程度的测试线，分别在三个不同的部分评估各类润滑剂对车辆/轨道动态特性（侧重于车轮和轨道之间的横向力相互作用）和车辆制动性能的影响。在图中，第1节用于评估扩散程度，第2节用于测量作用于行驶车辆前轮上的横向力，第3节用于测量平均车辆减速度以及制动距离。试验车（R291系列）如图6所示，由两辆车（0.5M 1.5T）组成。M型车配有踏板制动器，T型车配有胎面制动器和盘式制动器。此外，滑动检测装置安装在M型和T型车中。在本次研究中，为了确认重复性，在每个测试条件下进行多次测量。

3.1 扩展程度

在曲率半径为160 m，轨道倾斜度为90 mm，轨距加宽10 mm和轨距为1047 mm的曲线轨道（图6中的第1节）中，测试车辆以40公里/小时的速度通过润滑剂涂覆位置，待车辆通过后，立即测量轨道的摩擦系数，以此来评估各类润滑剂的扩散效果。摩擦系数的测量，采用RTRI开发的“Rail Tribometer”装置，分别在距离润滑剂涂覆位置的5m，10m，20m，40m，60m，80m和100m的位置进行测量。关于润滑剂的应用，适用于低轨道的润滑剂用以涂覆到低轨道的顶部，适用于高轨道的润滑剂用以涂覆到高轨道的轨距角。根据过去所获得的商业线轨道表面上剩余的OL量最小值进行分析，将润滑剂（RTRI-WL除外）用量定为2ml，用于涂覆2.7m长的铁路轨道，相当于直径为860mm的车轮一周。但在使用RTRI-WL的情况下，相同长度的轨道上需要涂覆约30ml的RTRI-WL。

图7（a）中的摩擦系数是试验车辆通过前后，于润滑剂涂覆位置处所测得的。纵轴表示润滑剂使用前后摩擦系数（mu;/mu;0）的比例（图7（b））。表示摩擦系数恢复到施加润滑剂前的值的距离值，换句话说，即摩擦系数的比例为1情况下，润滑剂在低轨道上的扩散程度相对较好，润滑剂的扩散程度按RTRI-WL，GL，RTRI-SL和WL的顺序依次增大。但是，在高轨道上润滑剂OL和GL的扩散程度并没有明显差异。

图8表示润滑剂OL，GL和WL在不同用量（2ml和5ml）下的扩散程度（涂覆于低轨道）。可以看出，除了WL，即使施用量增加到两倍，扩散程度也没有显着差异。但在使用润滑剂WL时，行车距离小于100m时，摩擦系数的差异很大。行车距离大于100米时，无论应用量多少，扩散程度都大致处于相同的水平。

3.2 分析轨道表面润滑剂的剩余量

除了通过测量上一节描述的摩擦系数来评估润滑剂的扩散效果外，本研究还对轨道表面的润滑剂剩余量进行了分析。在测试车辆通过润滑剂施加位置之后，通过擦拭车轮接触的高轨道轨距角收集OL和GL，将擦拭后的纱布浸泡在己烷中。然后，将纱布样品放入圆筒型滤纸中，用正己烷进行索氏提取20小时。最后测量提取油的质量，这是润滑剂的剩余量。另一方面，用浸泡在水中的纱布擦拭车轮接触的低轨道顶面，以此来收集润滑剂GL，SL和WL。然后，SL的活性成分之一的钼和WL的一种成分的Lynn，通过酸分解溶解在水中，并且通过ICP等离子体发射光谱法对其质量进行定量分析。

图9显示各类润滑剂的剩余量相对于擦拭润滑剂处的距离分布。在试验中，低轨道的润滑剂使用量有两个水平（2毫升和5毫升），高轨道的润滑剂使用量有一个水平（2毫升）。从图中可以看出，OL，GL和SL由车轮传播，但轨道表面上的润滑剂剩余量随距离的增加而减小。此外，应用场所（低轨或高轨）和用量对GL没有显著影响。另一方面，当车轮通过50m时，几乎没有检测到SL的活性成分。从剩余量的角度来看，SL的扩散效果低于其它润滑剂。至于WL，剩余量随距离的增加无明显变化，这意味着WL的扩散距离比其他类型的润滑剂更长。

3.3 横向减速效果

在曲率半径为176米，轨道倾斜度为105毫米，轨距加宽为20毫米，轨距为1047毫米（图6中的第2节）的曲线轨道中，当试验车辆以40公里/小时的速度通过润滑剂施加位置时，评估四种润滑剂SL，RTRI-SL，RTRI-WL和WL对车辆横向力的影响。使用安装在车辆中的装置将RTRI-SL注射到低轨道车轮和轨道之间的接触区域，WL和RTRI-WL由安装在低轨旁边的应用设备喷射，并且在侧向力测量点的两侧以大约20m的间隔用手添加SL到低轨的顶部。各类润滑剂的涂覆量如表4所示。

图10分别表示在干燥条件（模拟晴天）和潮湿条件（模拟雨天）下在轨道上产生横向力（平均值）的比较结果。（a）表示低轨道测量结果，（b）表示高轨道测量结果。与没有润滑的情况相比，可以看出，低轨和高轨两侧的横向力在润滑之后大大降低。此外，在干燥条件下，使用RTRI-WL的横向力减小效果在低轨道上是最大的，而其他润滑剂的减小效果按照WL，RTRI-SL和SL的顺序逐渐减小。但高轨道上的横向力减小效果是明显的，减小效果按照WL，RTRI-WL，SL和RTRI-SL的顺序逐渐减小。除此之外，在潮湿条件下，WL的横向力减小效果在低轨道上是最大的，而RTRI-WL的横向力减小效果在高轨道上是最大的。

各类润滑剂润滑后的横向力减少率如表5所示。显然，在干燥条件下，使用用RTRI-WL在低轨道上的横向力减小效果在各类润滑剂中是最大的，而WL在高轨道上的横向力减小效果是最大的。在潮湿条件下，应用WL在低轨道上的横向力减小效果在各类润滑剂中是最大的，而应用RTRI-WL在高轨道上的横向力减小效应是最大的。

3.4 对车辆制动性能的影响

在试验线的直线部分（图6中的第3节）中，当试验车辆以40公里/小时的速度通过指定位置时，使用配置最大级制动器（B7）的空气制动器（无电气制动）进行制动。在这项研究中，在干燥条件（模拟晴天）和潮湿条件（模拟雨天）下分别向低轨道应用四种润滑剂SL，RTRI-SL，RTRI-WL和WL。每种润滑剂的用量和应用方法与表4所示的相同。RTRI-SL通过安装在引导轮组（从制动器操作的起始位置附近到车辆的停止位置附近）上的喷射喷嘴喷射到低轨道的车轮/轨道的接口上。SL应用在低轨道（距离制动器起动位置3米长的地方）的顶部。WL

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